藥用植物金蕎麥輻射誘變的早期選擇及分子標記鑒定.pdf

1、金蕎麥(Fagopyrum dibotrys(D．Don)Hara)，為蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(Fagopyrum)多年生草本植物，其根莖具有清熱解毒、消腫止痛、治療肺癌等功效。由于過度盲目采挖以及生態(tài)環(huán)境污染等，野生金蕎麥資源遭到毀滅性破壞，1999年列入《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》中。進行優(yōu)良品種選育，創(chuàng)造新的種質(zhì)資源成為金蕎麥資源可持續(xù)發(fā)展的關鍵。輻射處理具有較高的突變頻率，誘發(fā)植物的體細胞發(fā)生變異，經(jīng)無

2、性繁殖遺傳給后代，后代性狀穩(wěn)定快，育種周期縮短，成為獲得新種質(zhì)資源的有效途徑之一。 本研究首次對北京地區(qū)引種的江蘇產(chǎn)地金蕎麥(綠莖)的根莖進行60Co-γ射線輻射，輻射劑量分別為0、5、10、15、20和30Gy，劑量率2．005Gy/min。在M2代輻射劑量分別為5、10、15和20Gy的處理中，獲得紅莖突變株，并在本生長季進行扦插繁殖。從中選擇生長健壯的綠莖和紅莖植株，對不同發(fā)育時期(苗期、生長期和開花期)的農(nóng)藝性狀、光合特

3、性、生理指標變化及有效成分含量差異等方面進行分析評價，研究輻射處理對金蕎麥生長發(fā)育的影響，并利用AFLP分子標記進行植株的遺傳多態(tài)性分析。研究結果概括如下： 1.農(nóng)藝性狀分析輻射效應對不同類型金蕎麥的生物學效應具有很大差異，綠莖植株的開花期較對照提前，且單株根莖干重提高；紅莖植株的開花期則相對滯后且單株根莖干重降低。輻射除對兩類金蕎麥(綠莖、紅莖)的株高具有明顯抑制作用外，各時期的一級分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、葉柄長和葉面積等性狀影響差

4、異不顯著。 2.光合特性研究綠莖植株不同發(fā)育時期的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量均高于對照，紅莖植株各時期的葉綠素含量隨輻射劑量增強而逐漸減少；兩類會蕎麥的類胡蘿卜素含量分別與各自的葉綠素含量變化趨勢相反。輻射對綠莖植株的葉綠素a/b無明顯影響，紅莖植株的葉綠素a/b增加。 兩類金蕎麥的凈光合速率Pn氣孔導度Gs和水分利用效率WUE隨輻射劑量增強而逐漸降低，蒸騰速率Tr值則逐漸升高。胞間CO2濃度Ci隨輻射劑量增強而逐

5、漸降低。這表明輻射處理對金蕎麥光合作用的限制主要是由氣孔限制因素引起的。 兩類金蕎麥苗期和生長期的初始熒光Fα、原初光能轉(zhuǎn)換效率Fν/Fm、光化學量子效率φPS lI、電子傳遞速率ETR和光化學猝滅系數(shù)qP逐漸降低，而開花期呈升高趨勢。各時期非光化學猝滅系數(shù)NPQ顯著提高，通過熱耗散作用保護光合機構。 同一輻射劑量內(nèi)，綠莖植株各時期的葉綠素含量均高于紅莖植株，類胡蘿卜素僅開花期較高。綠莖植株苗期和生長期的Pn、Fo、Fv

6、/Fm和qP均高于紅莖植株，開花期各參數(shù)值較低。NPQ在各時期均表現(xiàn)為紅莖植株較高于綠莖植株。 3.生理指標測定細胞膜透性、過氧化物酶活性和類黃酮含量等是衡量植物在輻射脅迫條件下抗性強弱的重要生理指標。輻射處理導致金蕎麥的質(zhì)膜透性加大，膜脂質(zhì)過氧化，MDA含量增加。SOD、CAT、APX、GR酶活性和類黃酮含量均顯著高于對照，保護膜系統(tǒng)減少活性氧危害。除SOD、POD、CAT和花青素含量在個別時期隨輻射劑量增強而逐漸降低外，其它

7、指標均隨輻射劑量增強而逐漸升高。 同一輻射劑量內(nèi)，SOD、類黃酮、質(zhì)膜透性各時期均表現(xiàn)綠莖植株較高，GR變化趨勢相反；POD、APX酶活性苗期和生長期時綠莖植株較高，CAT變化趨勢相反。MDA、花青素含量表現(xiàn)苗期和開花期綠莖植株較高，生長期各指標含量降低。 4 有效成分含量研究輻射處理對金蕎麥的有效成分含量具有顯著影響，綠莖植株除15Gy與對照無差異外，其它處理與對照之間的(-)-表兒茶素含量均達到極顯著差異(p<0.0

8、1)。紅莖植株除5Gy外，其它處理的(-)-表兒茶素含量與對照均達到極顯著差異(p<0.01)。本試驗中，作為研究對象的輻射處理植株的(-)-表兒茶素含量均高于對照，其中紅莖植株15Gy的(-)-表兒茶素含量最高達到0.1027％，綠莖植株20Gy的(-)-表兒茶素含量最高為0.0841％。這表明利用輻射處理對金蕎麥進行(-)-表兒茶素含量的改良是可行的。 5 AFLP分子鑒定利用AFLP技術能在早期從分子水平上對金蕎麥輻射后代

9、進行鑒定和選擇，提高育種效率。8對引物組合共擴增出944條清晰可辨的帶，其中700條為多態(tài)性帶，平均多態(tài)性位點為73.99％。用UPGMA法進行聚類分析，相似系數(shù)在0.74～0.87之間。輻射后金蕎麥植株的基因組變異程度與輻射劑量成正相關，即隨輻射劑量增強，植株的變異程度逐漸增加。 總之，會蕎麥通過降低光合色素含量、提高抗氧化酶活性及生理物質(zhì)含量等方式調(diào)節(jié)并適應輻射處理的傷害。輻射處理不僅提高金蕎麥的有效成分含量，還能增加種質(zhì)的